Tecnologia Científica

Terremotos lentos em Cascadia são previsíveis
Evidências mostram que eventos sísmicos de escorregamento lento seguem um padrão determinístico
Por Robert Perkins - 02/07/2020



Se há uma palavra que você não deve usar ao discutir uma séria ciência de terremotos, é "prever". Os sismólogos não podem prever terremotos; em vez disso, calculam a probabilidade de grandes terremotos ocorrerem ao longo de uma determinada falha durante um determinado período de tempo.

É uma questão de debate entre os sismólogos se o processo que causa os terremotos - o carregamento de tensão ao longo de uma falha seguida pela liberação repentina e aguda de energia enquanto duas placas tectônicas se trituram umas contra as outras - é um processo estocástico (aleatório), para o qual apenas uma estimativa da probabilidade de ocorrência pode ser feita, ou se é um processo determinístico e potencialmente previsível.

Os sismólogos da Caltech estudaram o equivalente a uma década dos chamados "eventos de escorregamento lento", que resultam de escorregamentos episódicos como terremotos regulares, mas apenas geram tremores quase imperceptíveis na região de Cascadia, no noroeste do Pacífico. A análise deles mostra que esse tipo específico de evento sísmico é determinístico e pode ser previsível com dias ou semanas de antecedência.

Artigo sobre o trabalho foi publicado na revista Science Advances em 1º de julho.

"Os sistemas caóticos determinísticos, apesar do nome, têm alguma previsibilidade. Este estudo é uma prova de conceito para mostrar que o atrito na escala natural se comporta como um sistema caótico e, consequentemente, tem algum grau de previsibilidade", diz Adriano Gualandi, líder e autor correspondente do artigo. Gualandi foi um bolsista de pós-doutorado no laboratório de Jean-Philippe Avouac, professor Earle C. Anthony de Geologia e Engenharia Mecânica e Civil, enquanto trabalhava nessa pesquisa. Gualandi e Avouac colaboraram com Sylvain Michel, que trabalhou neste projeto como estudante de pós-graduação na Caltech, e Davide Faranda, do Instituto Pierre Simon Laplace, na França, no estudo.

Os eventos de derrapagem lenta foram observados pela primeira vez há cerca de duas décadas pelos geocientistas que rastreiam mudanças imperceptíveis na Terra usando a tecnologia do sistema de posicionamento global (GPS). Os eventos ocorrem quando as placas tectônicas moem incrivelmente lentamente umas contra as outras, como um terremoto em câmera lenta. Um evento de escorregamento lento que ocorre ao longo de semanas pode liberar a mesma quantidade de energia que um terremoto de magnitude 7,0 com um minuto de duração. No entanto, como esses terremotos liberam energia muito lentamente, a deformação que causam na superfície está na escala de milímetros, apesar de afetar áreas que podem abranger milhares de quilômetros quadrados.

"Se a analogia que estamos traçando entre terremotos lentos e terremotos regulares está correta, terremotos regulares são previsíveis", diz Avouac. "Mas mesmo que os terremotos regulares sejam determinísticos, o horizonte de previsibilidade pode ser muito curto, possivelmente da ordem de alguns segundos, o que pode ser de utilidade limitada. Ainda não sabemos".


Como tal, eventos de derrapagem lenta só foram descobertos quando a tecnologia GPS foi refinada a ponto de poder rastrear essas mudanças muito minuciosas. Eventos de escorregamento lento também não ocorrem em todas as falhas; até agora, eles foram vistos em apenas alguns locais, incluindo o noroeste do Pacífico, o Japão, o México e a Nova Zelândia.

Eventos de escorregamento lento são úteis para os pesquisadores, porque eles se acumulam e ocorrem com frequência, possibilitando o estudo de como a tensão é carregada e liberada ao longo de uma falha. Durante um período de 10 anos, 10 terremotos de magnitude 7,0 ou mais, com escorregamento lento, podem ocorrer ao longo de uma determinada falha. Por outro lado, os terremotos mais regulares dessa magnitude ocorrem apenas na ordem de centenas de anos. Devido a esse intervalo de tempo entre grandes terremotos regulares e a falta de registros instrumentais de centenas de anos atrás, é impossível comparar com precisão os eventos passados ​​com os recentes.

Apesar do nome, os eventos de escorregamento lento oferecem aos sismólogos uma maneira de pressionar "avançar rapidamente" no processo de carregamento / escorregamento que causa terremotos. Em um curto espaço de tempo de cerca de 10 anos, os sismólogos que usam equipamento GPS de ponta podem observar a repetição do ciclo várias vezes.

Eventos de escorregamento lento representam o que é conhecido como "sistema dinâmico não linear forçado". O movimento das placas tectônicas é a força que impulsiona o sistema, enquanto o atrito entre as placas, que causa o aumento da pressão e depois é liberado em um evento de deslizamento, torna o sistema não linear; em um sistema não linear, a mudança na saída não é proporcional à mudança na entrada. Apesar do movimento e da fricção poderem ser modelados usando equações diferenciais totalmente determinísticas, as condições de partida do sistema - quanta tensão a falha já está sofrendo, por exemplo - tem um impacto significativo nos resultados a longo prazo. Não conhecer essas condições exatas de partida é uma das possíveis razões pelas quais o sistema geral é imprevisível a longo prazo. Contudo, um exame do histórico de falhas pode revelar com que frequência e por quanto tempo padrões semelhantes se repetem ao longo do tempo. Dessa maneira, a equipe pôde avaliar o tempo do horizonte de previsibilidade dos eventos de escorregamento lento.

"Este resultado é muito encorajador", diz Gualandi. "Isso mostra que estamos no caminho certo e, se conseguirmos obter dados mais precisos, poderemos tentar alguns experimentos de previsão em tempo real para terremotos lentos".

Gualandi compara a previsão potencial de um evento de escorregamento lento à ciência atual de previsão do tempo, que também envolve previsões sobre um processo complexo e caótico (e, de maneira semelhante, diminui de precisão após uma semana ou mais). "Nós já sabemos que aproximadamente a cada 12 a 14 meses haverá um novo terremoto lento, mas não sabemos exatamente quando isso acontecerá. O que mostramos é que parece possível determinar quando a falha ocorrerá alguns dias". antes que aconteça, semelhante à maneira como o clima pode ser previsto com bastante precisão com alguns dias de antecedência ".

Uma questão-chave é se as descobertas de terremotos de baixa rotação podem se traduzir em terremotos regulares que abalam as cidades e colocam em risco vidas e propriedades. No ano passado, Michel, Avouac e Gualandi relataram evidências de que terremotos de escorregamento lento são um bom análogo para seus primos mais destrutivos.

"Se a analogia que estamos traçando entre terremotos lentos e terremotos regulares está correta, terremotos regulares são previsíveis", diz Avouac. "Mas mesmo que os terremotos regulares sejam determinísticos, o horizonte de previsibilidade pode ser muito curto, possivelmente da ordem de alguns segundos, o que pode ser de utilidade limitada. Ainda não sabemos".

O documento é intitulado "O caos previsível de terremotos lentos". Esta pesquisa foi financiada pela National Science Foundation.

 

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